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Universidade Federal de GoiásInstituto de Química

Disciplina 5397 – Eletroquímica e Corrosão

Corrosão

•passivação•inibição•Proteção contra corrosão

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• Bibliografia– Vicente Gentil - Corrosão – LTC– Stephan Wolynec – Técnicas Eletroquímicas em

Corrosão – Edusp.– Haroldo de Araújo Ponte – Fundamentos da Corrosão.– Ana M Brett e Christospher M. Brett – Electrochemistry

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Passivação

O que é?

Passivação é a modificação do potencial de corrosão de um eletrodo, no sentido de menor atividade

Mais catódico = mais nobre

A passivação acontece devido a formação de um filme de produto da reação de corrosão, este filme é denominado passivante.

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Os principais metais e ligas metálicas que formam filme passivante são:

Cr Ni, Ti, aço inox são passivantes na maioria dos meios corrosívos e na atmosfera.

Chumbo se passiva em ácido sulfúrico

Pb + H2SO4 PbSO4 +2e- + 2H+

A maioria dos metais se passiva em meio básico. Exceção : metais anfóteros (Sb, Sn, Pb, Zn, Al)

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Fe se passiva em ácido nítrico concentrado e não se passiva em ácido nítrico diluído.

É possível verificar com um experimento simples:

Ao colocar uma peça de aço em HNO3 concentrado observa-se desprendimento de bolhas (H2(g), mas após um tempo a reação para (não há desprendimento de hidrogênio)

Mesmo que a peça seja colocada em outro ácido (HCl) ela não é atacada (não corrói) – fica passivada

H2(g)

HNO3

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Por outro lado, em ácido sulfúrico, o Fe é atacado e se corrói completamente.

Também é possível verificar com um experimento simples:

As reações são:2H+ + 2e- H2 (g) (desprendimento de hidrogênio)Fe + 2H+ Fe2+ + 2e- (oxidação do Ferro)

Fe2+ + 2H+ Fe2+ + H2(g) (reação global)

Ao se colocar uma peça de ferro em ácido sulfúfico observa-se o desprendimento de bolhas (H2(g))

H2

H2SO4

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Curvas de polarização

Potenciostático

Galvanostático

Curvas de polarização é quando se aplica um sobrepotencial ao eletrodo, o que modifica o potencial em relação ao potencial de equilíbrio.

A curva de polarização pode ser obtida de dois modos.

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Galvanostático

No modo galvanostático controla-se a corrente que circula no sistema. Para controlar a corrente usa-se um conjunto de resistências, e mede-se a variação do potencial.

Esse procedimento é bastante simples e antigo.

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Potenciostático

No modo potenciostático é controlado o potencial e mede a corrente que flui através do eletrodo.

Para esse procedimento é necessário um potenciostáto, esse aparelho pode controlar e variar o potencial no sentido anódico ou catódico em relação ao eletrodo de referência.

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A curva de polarização obtida galvanostaticamente é semelhante à curva de polarização obtida potenciostáticamente.

Potencial anódico e catódico

Curva de polarização anódica e catódica

Característica me metais que não se passivam

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Curva de polarização anódica de um metal que se passiva

Os fenômenos de polarização assumem grande importância na cinética de corrosão eletroquímica.

Proteção contra a corrosão

• Os materiais metálicos podem ter resistência própria contra a corrosão e podemos ampliar essa resistência por técnicas de proteção contra a corrosão.

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• A resistência dos metais, contra a corrosão, está associada ao fato destes, mesmo quando exposto ao meio corrosivo, apresentam baixas taxas de corrosão, e ainda, podem ser controladas.

• Controlar a corrosão consiste em controlar a velocidade de corrosão, ou seja, a velocidade de desgaste (degradação) da peça

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• Controlar a corrosão eletroquímica significa paralisar ou diminuir a intensidade das pilhas de corrosão.

Os fenômenos mais importantes na resistência à corrosão são a polarização e a passivação.

• Os fenômenos de polarização que acompanham os processos corrosivos podem ser acelerados com inibidores, proteção catódica, revestimentos, outros

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• Os fenômenos de passivação conferem ao material um comportamento de maior nobreza e podem ser acelerados pelo uso de proteção anódica e modificação no meio corrosivo, como o pH.

• O controle da corrosão eletroquímica pode ser anódico, catódico ou misto

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Resistência à corrosão eletroquímica

• Os metais possuem resistência própria a determinados meios corrosivos. Esta resistência está associada à passivação do metal.

• A passivação é função da composição química do metal e do meio corrosivo.

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• Alguns materiais tem baixa resistência à corrosão e são muito utilizados. – A resistência desse materiais pode ser ampliada

com técnicas de proteção anticorrosiva que promovem a passivação ou a polarização do metal.

• Algumas das técnicas utilizadas para aumentar a resistência contra a corrosão são: revestimentos, inibidores de corrosão, modificação do meio, proteção catódica, proteção anódica e controle de projeto.

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revestimento

• Os revestimentos constituem uma película colocada sobre o metal. Esse revestimento fica entre o metal e o meio corrosivo ampliando a resistência contra a corrosão do metal.

• Essa película pode dar ao material um comportamento mais nobre, como é o caso das película metálicas mais catódicas que o metal base (placa).

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• Uma das principais funções do revestimento é atuar como uma barreira entre o metal e o meio corrosivo, assim aumentar a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão.

• Os revestimentos podem ser metálicos, não metálicos, inorgânicos ou orgânicos

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Inibidores de corrosão• O aumento da resistência à corrosão pelo uso

de inibidores de corrosão consiste em uma técnica muito utilizada, principalmente quando o meio corrosivo é líquido e trabalha em circuito fechado.

• Os inibidores são compostos químicos adicionado ao meio que promovem polarização anódica ou catódica, ou são formadores de película que aumentam a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão

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• Mecanismo de atuação do inibidor

• Geralmente são compostos contendo N ou S na estrutura e estes ficam fortemente adsorvido na superfície metálica provocando um bloqueio da superfície e afetando a velocidade de corrosão.

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Alguns tipo de inibidores são:• Inibidor anódico – composto que formam produtos

insolúveis nas área anódicas, produzindo polarização anódica

• Inibidor catódico – compostos que formam produtos insolúveis nas áreas catódicas, produzem polarização catódica

• Inibição por barreira – são compostos que tem a propriedade de formar película por adsorção na superfície metálica

• Sequestradores de oxigênio – são compstos que reagem com o oxigênio promovendo desaeração do meio corrosivo.

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Principais aplicações de inibidores:Destilação de petróleoTratamento de águaSistemas de oleodutos e gasodutos

Técnicas de modificação do meio corrosivo

• Além dos inibidores que agem através do meio corrosivo há outra técnica importante de modificação do meio, dentre elas: – desaeração e o controle do pH.

• A desaeração é a retirada do oxigênio, isso porque o O2 é um agente despolarizante, com a retirada de O2 favorece a polarização catódica e consequentemente, diminuição da intensidade do processo corrosivo.

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• Substâncias como hidróxidos, carbonatos, silicatos, boratos e fosfatos terciários de metais alcalinos são inibidores anódicos, porque reagem com os íons metálicos Mn+ produzidos no anodo, formando produtos insolúveis que têm ação protetora. Esses produtos são quase sempre de hidróxidos, resultando o íon OH- da hidrólise dos inibidores citados.

• Exemplificando-se com os carbonatos, tem-se a sua hidrólise com formação de íon hidroxila, de acordo com a reação,

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CO32- + 2H2O 2OH- + H2CO3

Mn+ + nOH- M(OH)n

Controle de corrosão na fase de projeto

• O aumento da resistência à corrosão através de práticas de proteção anticorrosiva adotadas na fase de projeto é uma das mais importantes formas de controle de corrosão.

• Este aumento de resistência pode ser obtido por duas formas:– Adotando práticas que minimizem os problemas

de corrosão– Utilizando técnicas de proteção corrosiva

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• Técnicas de proteção anticorrosiva• Materiais metálicos resistentes a corrosão são

aqueles que formam películas protetoras. Projetar materiais que formem películas protetoras em um determinado meio corrosivo

• Por exemplo – adição de cromo em aços aumenta a resistência à corrosão (em função da temperatura)

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Cromo (%) Temperatura (oC)

0,75 -1,0 540

2 - 3 600

4 – 6 650

7 – 9 700

13 – 16 750

17 – 20 850

21 – 24 1000

22 – 25 1100

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A adição de Cromo ao aço aumenta a resistência contra a corrosão em elevadas temperaturas

A adição de Ni nos aços também aumenta a resistência à corrosão em atmosferas oxidantes livres de enxofre.

Práticas que minimizam a corrosão

• Fendas – podem acumular sujeira e umidade

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• Solução – utilizar perfil T ou outra geometria

Práticas que minimizam a corrosão

• Fendas – umidade penetra nas fendas

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• solução – utilizar selante, ou cordão de soldas

Práticas que minimizam a corrosão

• Frestas – Potencial ponto de corrosão

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• solução – Eliminar frestas por soldagem ou selante

Práticas que minimizam a corrosão

• Posicionamento das peças

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Desfavorável(potencial corrosão)

Favorável

Práticas que minimizam a corrosão

• Reforços acumulam água e sujeira

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• Solução – remover o acúmulo de água e sujeira

Práticas que minimizam a corrosão

• Cantos vivos e soldas descontínuas

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• Solução - Cantos arredondados e soldas contínuas

Proteção contra a corrosão

• Revestimentos– A pintura de uma peça metálica com resina

polimérica tem a finalidade de desfavorecer a formação de uma célula galvânica responsável pelo processo corrosívo.

– A película orgânica toma a superfície do metal impermeável à umidade diminuindo drasticamente a quantidade de eletrólito o que aumenta o efeito resistivo (proteção ohmica)

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Proteção contra a corrosão• Revestimentos

– O recobrimento da superfície por um metal mais nobre impede o contato direto do metal de base com o ambiente corrosivo.

Metal mais nobre tem um potencial de oxiredução superior ao metal base.Neste caso o efeito é o deslocamento da curva anódica para cima.

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O deslocamento será tanto maior quanto mais nobre for o metal depositado

Proteção anódica e catódica

• Proteção anódica

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Nas situações onde é possível, o método consiste em conectar um potenciostato simplificado ao circuito eletroquímico que representa o processo corrosivo e através desse equipamento altar o potencial de equilíbrio (corrosão) tanto na direção catódica quanto anódica.

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